Luận văn Phân tích đặc điểm cấu tạo, tính năng kỹ thuật và sử dụng họ động cơ Diesel tàu thủy hiệu S70MC - C của hãng ManB&W

Lời nói đầu Ngày nay cùng với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, nền công nghiệp đóng tàu nước ta đang có những bước phát triển mạnh mẽ. Chúng ta đã đóng và hạ thủy thành công những con tàu với tải trọng hàng chục ngàn tấn và đang bắt tay vào việc đóng những con tàu tải trọng lên đến hàng trăm nghìn tấn. Và cũng chính vì lí do đó mà yêu cầu nắm vững về đặc điểm cấu tạo cũng như tính năng kỹ thuật, việc vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa các động cơ có công suất lớn được trang bị trên tàu là rất quan trọng. Nhằm mục đích tiếp cận và làm quen với các loại động cơ mới hiện nay qua đó để có thể hiểu rõ hơn và đặc điểm cấu tạo cũng như tính năng kỹ thuật của chúng em mạnh dạn nhận đề tài: “ Phân tích đặc điểm cấu tạo, tính năng kỹ thuật và sử dụng họ động cơ Diesel tàu thủy hiệu S70MC-C của hãng ManB&W “. Cho đồ án tốt nghiệp với nội dung thực hiện là: 1. Động cơ Diesel 2 kỳ và họ động cơ S70 MC-C. 2. Phân tích đặc điểm cấu tạo của họ động cơ S70MC-C. 3. Phân tích tính năng kỹ thuật và sử dụng họ động cơ S70 MC-C. 4. Nhận xét và thảo luận. Với những nội dung trên sau hơn ba tháng nghiên cứu tìm hiểu với sự nổ lực của bản thân cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy ThS. Dương Tử Tiên, em đã hoàn thành đề tài nghiên cứu của mình theo đúng thời gian và nội dung qui định. Tuy nhiên trong quá trình tìm hiểu vấn đề em còn hạn chế về mặt kiến thức, mặt khác những tài liệu về loại động cơ này không nhiều (chỉ có được tài liệu chuyên sâu khi đã mua động cơ của hãng, nếu mua riêng tài liệu chuyên sâu thì giá rất cao) và tài liệu đa phần là tiếng Anh nên chắc chắn trong quá trình tìm hiểu không thể tránh được những sai sót. Vì vậy em rất mong sẽ nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đề tài này được hoàn thiện hơn. Và cuối cùng em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến quí thầy cô, các bạn cùng các kỹ sư Nguyễn Thái Dương, Trần Công Bằng . (XNLH Ba Son), Nguyễn Hữu Hạnh, Võ Hùng Kha (công ty Hyun Dai) và đặc biệt là thầy ThS. Dương Tử Tiên đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu cũng như giúp đỡ để em hoàn thành tốt đề tài này.

pdf91 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 13/06/2013 | Lượt xem: 3060 | Lượt tải: 11download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Phân tích đặc điểm cấu tạo, tính năng kỹ thuật và sử dụng họ động cơ Diesel tàu thủy hiệu S70MC - C của hãng ManB&W, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
c thủy lực. Một điểm đặc biệt ta thấy ở cấu tạo của van khí xả là ống dầu áp lực điều khiển việc mở xupáp có đường kính lớn hơn rất nhiều lần so với ống dầu hồi. Kết cấu như vậy vì ống dầu điều khiển mở xupáp to do đó sẽ tạo áp lực lớn và tức thời mở xu páp xả, còn ống dầu hồi nhỏ sẽ làm cho quá trình đóng xupáp diễn ra từ từ làm cho quá trình quét xảy ra triệt để hơn, ngoài ra người ta còn lắp thêm lò xo hai lò xo phía trên và phía dưới có tác dụng giảm chấn cho xupáp. 1 2 3 4 5 6 Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 63 - Hình 2.46. Hình vẽ kết cấu van khí xả điều khiển bằng thủy lực. 1. Xupáp xả 5. Ống dầu áp lực 2. Cánh 6. Van an toàn thông với đường dầu an toàn 3. Ống dẫn hướng 7. Áo nước làm mát 4. Ống dầu hồi 8 .Đường khí xả. 2 7 1 3 4 5 8 6 7 Hình 2.47. Cấu tạo van khí xả (mặt cắt khác). 1. Đuôi xu páp 2. Đường cân bằng áp suất 3. Móng hãm 4. Lò xo giảm chấn 5. Cây kiểm tra 6. Van an toàn 7. Nắp chụp 8. Vòng găng 9. Vòng găng 10. Van an toàn. 1 3 4 6 7 2 8 9 10 5 Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 64 - Ở hình 2.47 van an toàn (6) thông với đường dầu an toàn, nếu áp lực dầu từ máy nén đưa đến quá lớn thì van an toàn này mở ra và dầu sẽ theo đường dầu an toàn xuống khoang dưới. Nguyên lý hoạt động của hệ thống khí xả: Hình 2.48. Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều khiển mở xupáp xả. 1. Máy nén thủy lực 4. Van khí xả 2. Đường dầu vào 5. Đường dầu hồi 3. Ống cao áp. Trục cam được dẫn động bởi trục khuỷu bằng truyền động xích, trục cam quay thông qua các cam (quả đào) điều khiển con đội đẩy piston lên xuống. Khi piston đi xuống nhờ độ chân không được tạo ra phía trên piston van một chiều mở ra và dầu qua 1 2 4 3 5 Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 65 - van một chiều được hút vào đầy không gian này, khi piston đi lên van một chiều đóng lại không cho dầu đi ngược trở lại, dầu được ép lại tăng áp suất và theo đường ống dẫn dầu đến van khí xả và sau đó tạo áp lực trong buồng làm việc của van khí xả đẩy xupáp xả đi xuống mở van khí xả. Khi xupáp xả đi xuống đến điểm giới hạn dưới cùng, đuôi xupáp xả sẽ mở hai đường dầu thông xuống khoang dưới và lúc này một phần dầu sẽ đi xuống khoang dưới nhằm làm giảm áp lực dầu, sau đó lượng dầu này sẽ theo đường dầu hồi trở về máy nén. Người ta có thể điều chỉnh áp lực dầu nhờ van tiết lưu trên máy nén. Hiện nay hầu hết trên các động cơ 2 kỳ có công suất lớn người ta sử dụng phổ biến hệ thống khí xả điều khiển thủy lực do hệ thống này có nhiều ưu điểm: + Kết cấu nhỏ gọn đơn giản hơn nhiều so với cơ cấu điều khiển bằng trục cam, đòn ghánh. + Điều khiển bằng thủy lực nên cơ cấu làm việc êm hơn so với các hệ thống thông thường, tránh được sự va đập của các chi tiết, hạn chế sự hư hỏng do va đập, điều khiển việc đóng mở xupáp chính xác, an toàn độ tin cậy cao. Tuy nhiên hệ thống điều khiển thủy lực cũng có hạn chế sau: Việc chế tạo máy nén thủy lực đòi hỏi độ chính xác cao, nhất là cặp lắp ghép piston-xilanh phải kín khít để đảm bảo áp lực dầu. 2.4.5. Hệ thống khởi động Muốn khởi động động cơ phải dùng một nguồn năng lượng bên ngoài để quay động cơ tới tốc độ khởi động tức là tới một tốc độ đảm bảo cho nhiên liệu đưa vào động cơ bốc cháy. Tốc độ khởi động phụ thuộc vào phương pháp hình thành khí hỗn hợp, phương pháp đốt cháy nhiên liệu, nhiệt độ không khí hút vào động cơ và nhiệt độ bản thân động cơ. Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào cấu tạo của động cơ. Để khởi động động cơ hiện nay người ta thường dùng các phương pháp sau: Khởi động bằng tay quay, khởi động bằng điện, khởi động bằng động cơ xăng phụ, khởi động bằng khí nén. Đối với họ động cơ S70 MC-C là động cơ có công suất lớn nên người ta phải dùng phương pháp khởi động bằng khí nén. Để khởi động người ta đưa khí nén vào buồng đốt ở đầu thời kỳ sinh công, dùng công dãn nở của khí nén làm piston chuyển động. Để phân phối khí nén đến các xilanh người ta dùng một loại van đặc biệt. Phương pháp này có ưu điểm là lực khởi động lớn, tuy nhiên hệ thống này rất cồng kềnh và phức tạp nên chỉ áp dụng trên các động cơ cỡ lớn. Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 66 - Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Hình 2.50. Sơ đồ hệ thống khởi động. 1. Máy nén khí 2. Van xả cặn 3,5 Bình chứa khí nén 4. Máy chính 6. Van giảm áp 7. Thiết bị tách dầu và nước. Nguyên lý hoạt động: Không khí từ máy nén trước khi được nạp vào bình chứa được đi qua thiết bị tách dầu và nước (2). Hai máy nén khí (1) với chế độ tự động khởi động và dừng cung cấp đảm bảo duy trì áp suất khí khởi động trong 2 bình chứa (3,5) là 30 bar, mỗi bình chứa được trang bị van an toàn, van thổi nước ngưng và đồng hồ đo áp suất. Từ bình chứa không khí nén có ba đường dẫn ra: + Một đường qua van giảm áp và van an toàn giảm áp suất xuống là 10 bar sau đó nó được chia ra làm hai ngã một ngã (AP) cung cấp khí dùng để vệ sinh tuabin- máy nén của động cơ, ngã còn lại đến thiết bị thử van nhiên liệu. + Một đường qua trạm giảm áp (trạm giảm áp bao gồm các thiết bị sau: van một chiều, van giảm áp, van an toàn) giảm áp suất khí cung cấp từ 30 bar xuống 7 bar nó được chia làm hai ngã, một ngã (C) vào van phân phối khởi động để điều khiển van khởi động, một ngã khí an toàn cung cấp cho trường hợp dừng khẩn cấp. 1 2 3 4 5 6 7 Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 67 - + Đường còn lại (A) là đường khí chính cung cấp đến van khởi động của xilanh. Hệ thống khởi động của động cơ thường có hai loại, một loại dùng van khởi động tự động để khởi động, một loại dùng van điều khiển bằng khí nén để khởi động, họ động cơ S7MC-C dùng phương pháp khởi động bằng van khởi động điều khiển bằng khí nén. Sơ đồ của hệ thống này như hình vẽ sau: Hình 2.51. Sơ đồ hệ thống khởi động bằng khí nén dùng van điều khiển bằng khí nén. 1. Bình khí nén 2. Van khởi động chính 3. Đồng hồ đo áp suất 4. Trạm giảm áp 5. Đĩa chia khí khởi động 6. Van khởi động của xilanh. Nguyên lý hoạt động của hệ thống: Khí nén từ bình chứa khí khởi động (1) sau khi vào van khởi động chính (2) đi ra, nó được chia làm 2 ngã, ngã (a) là đường khí chính (áp suất là 30 bar) đưa khí khởi động đến các van khởi động của xilanh (6) và túc trực tại van khởi động, ngã (b) sau khi qua trạm giảm áp để giảm áp suất xuống là 7 bar nó sẽ được dẫn đến đĩa chia khí khởi động (5) (đĩa này có nhiệm vụ phân phối khí nén điều khiển vào van khởi động của xilanh (6) đúng thời điểm) điều khiển việc đóng mở van khởi động của xilanh. Cấu tạo các thiết bị chính trong hệ thống khởi động: Van khởi động chính: dùng để thực hiện nhiều lần khởi động khi đã mở van trên bình chứa không khí nén, ngoài ra nó cũng là một cơ cấu phối hợp thời điểm cấp không khí nén vào hệ thống khởi động với vị trí của cơ cấu đảo chiều và cơ cấu cung cấp nhiên liệu vào động cơ. Van khởi động chính được đặt trên đường khởi động chính (ngay phía sau bình chứa không khí nén). 1 2 3 5 6 a b 4 Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 68 - Hình 2.52. Van khởi động chính. 1. Đường không khí 9. Ống dẫn khí 2. Đường ống nối với bình chứa không khí nén 10. Trục 3. Lò xo 11. Con đội 4. Van khởi động chính 12. Bi 5. Ống nối với động cơ 13. Lỗ thông khí 6. Piston 14. Lỗ thông khí 7. Cần điều khiển 15. Van điều khiển 8. Thân van Nguyên lý hoạt động của van này như sau: Thân van (8) gồm 2 van: van khỏi động chính (4) và van điều khiển (15). Khi chưa khởi động, không khí nén từ bình chứa theo ống (2) vào không gian phía dưới van (4) và van (15). Khí nén sẽ từ van điều khiển theo ống (9) đẩy piston (6) đi xuống đến mở van (4). Sau khi van mở không khí nén sẽ từ không gian bên dưới của van 4 qua ống vào động cơ . Khởi động xong, quay cần (7) về vị trí ban đầu, lò xo (16) sẽ đẩy van (15) Không khí trong ống (9)đi qua lỗ (14), nâng bi (12) lên để qua lỗ (13) thông với khí trời. Lúc đấy áp suất phía trên piston (6) bằng áp suất khí trời, lò xo (3) lại đầy van (4) tì lên đế. Như vậy cả hai van (4) và (15) đóng. Van khởi động của các xilanh: dùng để đưa không khí khởi động vào từng xilanh. Tùy theo lọai và kích cỡ động cơ mà ta có thể sử dùng van một chiều hay dùng Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 69 - van khởi động điều khiển bằng khí nén. Họ động cơ S70 MC-C sử dụng van khởi động điều khiển bằng khí nén. Cấu tạo của van khởi động điều khiển bằng khí nén như hình vẽ sau: Hình 2.53. Hình vẽ cấu tạo van khởi động. 1. Van 2. Đường vào khí chính khởi động 3. Phần dẫn hướng 4. Lò xo 5. Bulông điều chỉnh 6. Đường khí nén điều khiển 7. Nắp van 8. Chụp 9. Thân van. 10. Đệm làm kín Ngyên lý hoạt động của van này như sau: Đường khí khởi động chính vào nắp xlanh và sau đó theo đường (2) vào van, lúc này áp suất không khí nén tác dụng lên mặt nấm và lên bậc thang của phần dẫn hướng (3) tạo thành hai lực cân bằng, do đó dưới tác dụng của lực lò xo (4) vẫn đẩy van đóng khít với đế. Khi khởi động dòng không khí nén sau khi vào đĩa chia khí khởi động sẽ theo đường (6) vào van đẩy chụp (8) đi xuống làm mở van (1) lúc ấy dòng khí khởi nén (2) mới vào khởi động động cơ. Van phân phối khởi động (đĩa chia khí khởi động): dùng chia khí nén vào van khởi động của xilanh đúng thời điểm. Qua van khởi động chính khí nén đã túc trực sẵn ở van khởi động của xilanh song việc mở van vào thời điểm nào là do van phân phối điều khiển. Cấu tạo của van này gồm một đĩa quay và các rãnh dẫn vào các đường khí ra (các đường khí này dẫn đến các van khởi động trên xilanh), các đường khí ra này tương ứng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 70 - với số xilanh của động cơ. Khi khí khởi động đi vào đĩa quay, đĩa quay này quay nó sẽ phân phối khí vào các rãnh này, từ đó khí sẽ đi đến van khởi động của các xilanh tương ứng với thứ tự nổ của động cơ. Hình 2.54. Đĩa chia khí khởi động. 1. Xilanh-piston 3. Đĩa chia khí khởi động. 2. Tay gạt Khi động cơ đảo chiều, để khởi động động cơ theo chiều ngược lại lúc đó piston (1) sẽ đẩy tay gạt (2) đi qua bên trái hoặc phải làm thay đổi vị trí tiếp xúc giữa các lỗ trên đĩa quay cho phù hợp với chiều nghịch. 2.2.6 Hệ thống đảo chiều. Có hai phương án để lựa chọn: + Thông thường họ động cơ S70 MC-C chế tạo sử dụng với chân vịt định bước. Lúc này ta sử dụng phương pháp đảo chiều động cơ bằng cách quay trục cam thông qua khớp nối lệch một góc so với chiều quay thuận của trục cam. + Trường hợp khác có thể sử dụng đảo chiều bằng cách sử dụng chân vịt biến bước, lúc này động cơ sẽ không có cơ cấu đảo chiều. Phương pháp đảo chiều động cơ bằng cơ cấu đảo chiều. Khi ta xoay con đội một góc, sự thay đổi này làm thay đổi góc phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ và thay đổi thời điểm đóng mở xupáp xả làm động cơ hoạt động theo chiều ngược lại. Sự dịch chuyển này được điều khiển bằng một cơ cấu thủy lực, cơ cấu thủy lực này được gắn trên máy nén thủy lực điều khiển van khí xả và trên bơm cao áp. 1 2 3 Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 71 - Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của cơ cấu đảo chiều như sau: Nguyên lý hoạt động của cơ cấu đảo chiều như sau: Khi động cơ đang quay ở chiều thuận (tàu chạy tới) lúc này con đội đang ở vị trí số 1, lúc này cam quay theo chiều kim đồng hồ nên sẽ tác dụng lực ngang lên con đội, con đội một mặt chịu tác dụng của lực ngang và phía trên được đỡ bởi mặt tì nên sẽ được làm việc ở vị trí số 1. Muốn động cơ quay theo chiều ngược lại (tàu chạy lùi) thì ta phải dừng động cơ, sau đó mở van điều khiển cung cấp khí nén vào xilanh điều khiển đẩy piston, piston đẩy cần gạt đi qua bên phải đưa con đội đến vị trí số 2, động cơ sẽ quay theo chiều ngược lại, lúc này máy nén thủy lực điều khiển van khí xả, bơm cao áp và vòi phun sẽ làm việc theo thứ tự mới của động cơ. 1 2 3 4 5 6 1 6 5 4 2 3 Hình 2.55. Sơ đồ nguyên lý hệ thống đảo chiều. 1. Cam 2. Đường khí nén điều khiển 3. Đường khí nén điều khiển 4. Xilanh-Piston 5. Bơm nhiên liệu 6. Mặt tì. Hình 2.56. Hình vẽ cơ cấu hệ thống đảo chiều họ động cơ S70 MC-C. 1. Cam 2. Đường khí nén điều khiển 3. Đường khí nén điều khiển 4. Xilanh- piston 5. Bơm cao áp 6. Mặt tì Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 72 - Chương 3 PHÂN TÍCH TÍNH NĂNG KỸ THUẬT VÀ SỬ DỤNG HỌ ĐỘNG CƠ S70 MC-C. --------------------- 3.1. THÔNG SỐ KỸ THUẬT HỌ ĐỘNG CƠ S70 MC-C. 3.1.1. Dãy công suất của họ động cơ S70 MC-C. L1 biểu diễn ở điểm khai thác tốc độ danh nghĩa lớn nhất và áp suất hiệu dụng trung bình lớn nhất phát ra tại 100% công suất. L2, L3, L4 biểu diễn 3 điểm khai thác ở các vị trí tốc độ và áp suất hiệu dụng trung bình lớn nhất và nhỏ nhất trên đồ thị công suất. L1-L2-L3-L4 là miền công suất phát ra của họ động cơ S70 MC-C. Hình 3.1. Đồ thị tốc độ và công suất Công suất KW Mã lực (HP) Số xi lanh Các điểm khai thác giới hạn của động cơ Tốc độ (Vg /ph) Áp suất (bar) 4 5 6 7 8 L1 91 19,0 12420 16880 15525 21100 18630 25320 21735 29540 24840 33760 L2 91 12,2 7940 10800 9925 13500 11910 16200 13895 18900 15880 21600 L3 68 19,0 9320 12660 11650 15825 13980 18990 16310 22155 18640 25320 L4 68 12,2 5960 8100 7450 10125 8940 12150 10430 14175 11920 16200 Công suất Tốc độ Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 73 - 3.1.2. Suất tiêu hao nhiên liệu. 3.1.3. Trang bị tuabin tăng áp cho động cơ. Các loại tuabin có thể trang bị trên động cơ là loại hiệu suất cao và loại thông thường: - Man B&W - ABB (cũng do ManB&W sản xuất) - Mitsubishi. Đối với động cơ 4, 5 xilanh người ta trang bị một tuabin trên đường khí xả, động cơ có 6, 7, 8 xilanh người ta trang bị 2 tuabin. 3.1.4. Khối lượng và kích thước bao. Khối lượng động cơ gắn liền với lượng vật liệu (kim loại và phi kim loại) dùng để chế tạo động cơ và trực tiếp ảnh hưởng đến giá thành động cơ. Khối lượng động cơ Gđ (kg) phụ thuộc vào các yếu tố của chu trình công tác và đặc điểm cấu tạo của động cơ. Khối lượng động cơ lại có liên quan mật thiết với tuổi thọ. Người ta dùng suất khối lượng gđ để làm chỉ tiêu so sánh về mặt khối lượng giữa các động cơ. gđ = Neqđ Gđ )( ml kg Tiêu thụ nhiên liệu g/KW.h g/HP.h Mức tiêu thụ dầu bôi trơn Với tuabin tăng áp hiệu suất cao Với tuabin tăng áp thông thường Các điểm khai thác giới hạn 100% 80% 100% 80% Kg/xilanh.24 h g/KW.h g/HP.h L1 169 124 166 122 171 126 169 124 L2 156 115 155 114 159 117 158 116 L3 169 124 166 122 171 126 169 124 L4 156 115 155 114 159 117 158 116 10 1,1-1,6 0,8-1,2 Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 74 - Kích thước bao được giới hạn bởi ba kích thước: dài (L), rộng (B), cao (H) của khối chữ nhật, được đo giữa các điểm ở giới hạn ngoài cùng của động cơ. Để đánh giá mức độ sử dụng của các kích thước trên người ta dùng các chỉ tiêu sau: + LBH Ne đánh giá mức độ sử dụng thể tích mà động cơ chiếm (đây là chỉ tiêu quan trọng) + LB Ne đánh giá mức độ sử dụng diện tích đặt động cơ + BH Ne được gọi là công suất chính diện Thông số kích thước họ động cơ S70 MC-C: Số xilanh Chiều dài L (m) Chiều rộng B (m) Chiều cao H (m) Khối lượng Gđ (tấn) gđ kg/kW LBH Ne kW/m3 4 8,3 8,6 12,8 423 34 13,6 5 9,5 8,6 12,8 494,7 31,9 14,84 6 10,7 8,6 12,8 568,6 30,5 15,82 7 11,3 8,6 12,8 623,6 28,7 17,89 8 12,5 8,6 12,8 704,4 28,4 18 3.1.5. Bộ điều tốc. Động cơ có thể được trang bị bộ điều tốc điều khiển điện hoặc bộ điều tốc điều khiển cơ khí được cung cấp bởi Man B&W hoặc của các hãng sau:  Lyngs- Marine A/S Loại EGS 2000  Kongsberg Norcontrol Automation A/S Loại DGS 8800e  NABCO Ltd Loại MG- 800  Siemens Loại SIMOS SPC 55. Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 75 - 3.1.6. Các đường đặc tính của họ động cơ. coâng suaát aùp suaát khí queùt aùp suaát cuoái kyø neùn aùp suaát chaùy cöïc ñaïi aùp suaát hieäu duïng coù ích suaát tieâu hao nhieân lieäu nhieät ñoä khí xaû ra tuabin nhieät ñoä khí xaû vaøo tuabin aùp suaát khí queùt aùp suaát cuoái kyø neùn toác ñoä maùy aùp suaát hieäu duïng coù ích aùp suaát chaùy cöïc ñaïi Pz C 0 suaát tieâu hao nhieân lieäu vg/ph Nhieät ñoä khí xaû Hình 3.2. Các đường đặc tính họ động cơ S70 MC-C Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 76 - 3.2. MỘT SỐ TÍNH NĂNG KỸ THUẬT NỔI BẬT Ở HỌ ĐỘNG CƠ S70 MC-C. 3.2.1. Hệ thống trao đổi khí. Đây là động cơ 2 kỳ sử dụng hệ thống quét thẳng qua xupáp xả, cửa khí quét đặt xung quanh xilanh theo hướng tiếp tuyến xupáp xả đặt trên nắp xilanh. Chính vì có kết cấu như thế nên dòng khí quét chỉ đi một chiều từ dưới lên, khí quét ít có cơ hội hòa trộn với sản vật cháy, vì vậy khí thải được đẩy ra ngoài tương đối sạch, nhờ đó r nhỏ và pe lớn (pe = 0,55- 0,65 Mpa ). Dùng xupáp thải dễ lựa chọn pha phối khí tốt nhất nhờ đó dễ đạt v lớn. Hướng tiếp tuyến của các cửa quét, tạo nên vận động xoáy lốc hướng tiếp tuyến của môi chất mới giúp hình thành hòa khí và chất lượng cháy tốt hơn. So với hệ thống quét vòng thì hệ thống quét khí thẳng này hoàn hảo hơn nhiều, ngoài ra ta còn có thể kết hợp với việc tăng áp cho hệ thống khí quét bằng cách sử dụng tuabin khí tăng công suất động cơ. Tăng áp cho động cơ sử dụng phương án là tăng áp bằng tuabin khí thải. So với các phương án tăng áp cho động cơ khác thì phương pháp này có nhiều ưu điểm: do tăng áp tuabin khí được dẫn động nhờ năng lượng khí thải nên không phải tiêu thụ công suất động cơ như tăng áp cơ khí, nên có thể làm tăng tính kinh tế của động cơ, nói chung có thể giảm suất tiêu hao nhiên liệu khoảng 3-10%, mặt khác ở thiết bị tăng áp có lắp két làm mát trung gian nhằm làm giảm nhiệt độ, qua đó nâng cao mật độ không khí đi vào động cơ. Tốc độ động cơ thấp nên cải thiện quá trình nạp khí và quét khí, mặt khác động cơ được trang bị hệ thống tăng áp phụ (môtơ điện- máy nén) nên hạn chế tối đa ảnh hưởng của quét khí khi khai thác ở tốc độ và công suất nhỏ. Một điểm đáng lưu ý ở hệ thống này là tăng áp tuabin khí còn tạo điều kiện giảm tiếng ồn, giảm thành phần độc hại trong khí xả. Điểm khác biệt rõ ràng nhất của họ động cơ này mà ta có thể thấy rõ là hệ thống điều khiển đóng và mở xupáp xả. Không như các phương pháp thường dùng là điều khiển việc đóng mở xupáp xả bằng cam hoặc thông qua cơ cấu đũa đẩy và đòn gánh, ở đây thực hiện việc mở xupáp bằng máy nén thủy lực và đóng xupáp bằng áp lực khí. Sở dĩ loại động cơ này không sử dụng phương pháp kiểu thông thường để điều khiển việc đóng mở xupáp là vì đây là họ động cơ có kích thước rất lớn nếu sử dụng cam hoặc đũa đẩy và đòn gánh thì kết cấu của hệ thống rất cồng kềnh và phức tạp, mặt khác trong quá trình làm việc sẽ có những có những va đập và những tiếng ồn lớn trên bề mặt làm việc của các chi tiết làm giảm tuổi thọ động cơ. Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 77 - Trong khi đó với việc điều khiển mở xupáp xả bằng máy nén thủy lực kết hợp với việc giảm chấn cho xupáp bằng lò xo làm cho hệ thống này hoạt động êm dịu, hệ thống này làm việc với độ tin cậy cao, kết cấu nhỏ gọn, đóng xupáp bằng áp lực khí quét và khí nén giúp ta giảm thiểu số chi tiết của động cơ, giúp kết cấu động cơ gọn nhẹ hơn, giảm thiểu được số chi tiết chế tạo. Mặt khác cấu tạo của xupáp có kết cấu cánh khi hoạt động dưới áp lực của khí thải làm xoay xupáp giúp tránh được hiện tượng kẹt xupáp do áp lực của khí nén và do giản nở nhiệt, mặt khác khi xupáp xoay sẽ hạn chế kết cốc và muội than bám trên bề mặt làm việc của xupáp, tránh được hiện tượng lọt khí làm giảm áp suất cuối kỳ nén của động cơ. 3.2.2. Kết cấu buồng cháy. Họ động cơ này sử dụng buồng cháy thống nhất kết hợp với piston đỉnh lõm và dùng 2 vòi phun đặt ở hai bên đối xứng nhau trên nắp xilanh, vòi phun là vòi phun nhiều lỗ kết hợp với dòng xoáy của khí quét được tạo ra do kết cấu của cửa quét và tăng áp đảm bảo nhiên liệu được phân bố khắp không gian buồng cháy giúp quá trình cháy tốt hơn làm tăng công suất động cơ. Ưu điểm của buồng cháy thống nhất là  P lớn ( độ tăng áp suất) do đó hiệu quả sinh công cao bên cạnh đó buồng cháy lại nhỏ gọn ít tổn thất nhiệt. Buồng cháy thống nhất không có dòng xoáy mạnh của không khí, tỉ số Flm/Vc (Flm – diện tích buồng cháy, Vc- thể tích buồng cháy) rất nhỏ, nên tổn thất nhiệt ít, hiệu suất cao, ứng suất nhiệt của nắp xilanh và đỉnh piston nhỏ, dễ khởi động lạnh, nên hiệu suất động cơ cao, suất tiêu hao nhiên liệu lại thấp. Tuy nhiên buồng cháy thống nhất có yêu cầu cao đối với hệ thống nhiên liệu. 3.2.3. Suất tiêu hao nhiên liệu và mức độ tiêu hao dầu bôi trơn. Trong thiết kế tàu thủy các biện pháp kỹ thuật mới được đưa vào nhằm giảm giá thành vận tải mà trong đó yếu tố kinh tế nhiên liệu đóng vai trò quan trọng nên trong một số tàu dùng cho vận tải như tàu chở dầu, tàu hàng cỡ lớn và ngay trong một số tàu hàng bình thường tốc độ tàu được giảm đi rất nhiều và cũng vì vậy số vòng quay động cơ dẫn động trực tiếp chân vịt tàu thủy cũng được giảm đi rất nhiều. Để bù đắp lại một phần công suất mất mát do số vòng quay giảm người ta có xu hướng tăng hành trình piston. Động cơ tốc độ chậm có hành trình lớn (longstroke) ban đầu có tỷ số S/D là 2,4:1 rồi siêu lớn (super-long–stroke) là 2,9:1, sau đó là 3,25:1 và cuối cùng là cực lớn (ultra-long-stroke) có tỷ số lên đến 4:1. Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 78 - Với tỷ số S/D 2,2:1 phương pháp quét vòng bắt đầu gặp khó khăn, trong khi đó quét thẳng thì ngược lại, tăng hành trình lại trở nên tốt hơn. Quét tốt và buồng cháy gọn hơn khi có hành trình S lớn sẽ làm giảm tiêu hao nhiên liệu. Với kết quả của quá trình quét và buồng cháy gọn còn làm giảm tổn thất ma sát nhờ có áp suất có ích và số vòng quay giảm, áp suất cháy và áp suất phun cao nên ở động cơ này hiệu suất của cụm tuabin-máy nén và quá trình cháy được cải thiện rất nhiều hiệu suất có ích đạt lớn hơn 50%. Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỷ số S/D đến ge, lưu lượng khí mk và hệ số dư lượng không khí. (4-tr204) Động cơ mà ta nghiên cứu thuộc họ S, đặc điểm của họ S là họ động cơ có hành trình piston cực lớn tỉ số S/D # 4,0 ( ta thấy đường kính piston 700 mm trong khi đó hành trình piston lên đến 2800 mm). Ở họ S này ta thấy có ưu điểm vượt trội hơn so với các họ khác (ví dụ như họ L và họ K) của ManB&W là giảm tiêu hao nhiên liệu và tăng hiệu suất có ích, điều này thỏa mãn được yêu cầu về tính kinh tế trong tình hình giá xăng dầu cao như hiện nay. Để thấy rõ hơn ưu điểm của họ S ta phân tích và so sánh suất tiêu hao nhiên liệu, công suất của 3 họ S, L và K. Do họ ở đường kính 700 mm chỉ có họ S và họ L nên ta sẽ so sánh 3 họ S, L, K ở đường kính 800 mm với 6 xilanh. Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 79 - Tiêu hao dầu bôi trơn Họ động cơ Tốc độ Vòng/phút Công suất kW HP Suất tiêu hao nhiên liệu g/kW.h g/HP.h Của hệ thống Kg/xilanh.24h Của xilanh g/kWh g/HP S 76 23280 167 13 1,1 - 1,6 0,8 – 1,2 L 93 21840 171 12 0,9 – 1,4 0,65- 1 K 104 21660 174 6 - 9 0,8 – 1,2 0,6 – 0,9 Ta thấy rằng ở cùng đường kính piston là 800 mm, nhưng khi ta tăng hành trình S lên thì công suất động cơ tăng lên, đồng thời suất tiêu hao nhiên liệu trên mỗi kW lại giảm xuống điều này có ý rất lớn vì công suất của động cơ là rất lớn nếu ta làm thử phép tính công suất của động cơ với thời gian sử dụng thì ta thấy rõ hiệu quả kinh tế mà họ S mang lại. Để có thể thấy rõ hơn ảnh hưởng của tỉ số S/D ta có thể so sánh thêm các động cơ của các hãng khác. Dưới đây là bảng thông số kỹ thuật các họ động cơ RTA 62U-B, RTA 68T-B, RTA 72U-B của hãng Wartsila. Họ động cơ RTA 62U-B RTA 68T-B RTA 72V-B S70 MC-C Đường kính xilanh D (mm) 620 680 720 700 Hành trình S (mm) 2150 2720 2500 2800 Tỉ số S/D 3,467 4 3,472 4 Công suất xilanh Ne/xilanh (kW) 2285 3130 3080 3105 Số vòng quay (n) 115 95 99 91 Áp suất P (bar) 18,4 20 18,3 19 Vận tốc piston Cm 8,2 8,6 8,3 8,49 Suất tiêu hao nhiên liệu ge g/kW 173 169 171 169 Của hệ thống 7 kg/xilanh.24h 10 kg/xilanh.24h 9 kg/xilanh.24h 10 kg/xilanh.24h Suất tiêu thụ dầu bôi trơn Của xilanh 0,9-1,3 g/kW.h 1,1-1,6 g/kW.h 0,9-1,3 g/kW.h 1,1-1,6 g/kW.h Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 80 - Ta thấy rằng khi giảm tỉ số S/D thì công suất động cơ giảm và suất tiêu hao nhiên liệu lại tăng lên Cụ thể là ở họ động cơ RTA 62U-B đường kính xilanh D là 620 mm, hành trình S là 2150, tỉ số S/D là 3,467, công suất trên mỗi xilanh là 2285 kW, nhưng suất tiêu hao nhiên liệu trên mỗi kW lại lên đến 173 g/kW. Trường hợp thứ hai là ở họ động cơ RTA 72U-B ta thấy đường kính xilanh lên đến 720 mm, nhưng hành trình S chỉ có 2500 mm, tỉ số S/D là 3,472 và do đó công suất trên mỗi xilanh chỉ có 3080 kW và suất tiêu hao nhiên liệu là 171 kW. Trong khi đó họ động cơ RTA 68T-B có đường kính xilanh là 680 mm, hành trình piston lên đến 2720, tỉ số S/D là 4, công suất trên mỗi xilanh lúc này lên đến 3130 kW nhưng suất tiêu hao nhiên liệu chỉ có 169 g/kW. Nhưng bên cạnh đó họ S cũng có mặt hạn chế là khi ta tăng hành trình S thì tốc độ động cơ giảm xuống, đồng thời tiêu hao dầu bôi trơn cũng nhiều hơn. Điều này là tất nhiên vì khi tăng hành trình S thì thời gian và quãng đường để piston dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD nhiều hơn, ma sát nhiều hơn và do đó mà tiêu hao dầu bôi trơn cũng sẽ nhiều hơn, nhưng tiêu hao dầu bôi trơn tăng hơn không đáng kể, ở mức chấp nhận được. Mặt khác việc tăng hành trình S cũng làm kích thước và khối lượng của động cơ tăng đáng kể (suất khối lượng tăng) dẫn đến giá thành của động cơ cũng cao hơn nhiều so với các họ L và K. Nhưng vì đây là động cơ tàu thủy nên việc tăng kích thước và khối lượng của động cơ không yêu cầu và đòi hỏi khắt khe như động cơ lắp trên ôtô. Còn về giá thành động cơ thì nếu động cơ hoạt động trong thời gian dài thì giảm tiêu hao nhiên liệu có thể bù đắp cho việc tăng giá đầu tư. Ta sẽ so sánh thêm với động cơ của các hãng khác Bảng so sánh các thông số các họ động cơ của ManB&W và Wartsila: Động cơ Số xilanh Ne (kW) Gđ (tấn) L B H gđ= Neqđ Gđ LBH Ne 5 11425 320 7,5 5,4 10,6 28 26,6 6 13710 370 8,5 5,4 10,6 27 28,2 7 15995 420 9,7 5,4 10,6 26,3 28,8 RTA 62U-B 8 18280 470 10,8 5,4 10,6 25,7 29,6 5 15650 412 8,23 5,9 12,74 25,3 25,6 6 18780 472 9,41 5,9 12,74 25,1 26,6 7 21910 533 10,6 5,9 12,74 24,3 27,5 RT- flex 68 8 25040 593 11,8 5,9 12,74 23,7 28,2 RTA 5 15400 485 8,7 6 12,4 31,5 23,8 Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 81 - 6 18480 565 9,98 6 12,4 30,6 24,9 7 21560 640 11,27 6 12,4 29,7 25,7 72V-B 8 24640 715 12,56 6 12,4 29 26,4 5 12420 494,7 9,5 8,6 12,8 31,9 14,84 6 15525 568,6 10,7 8,6 12,8 30,5 15,82 7 18630 623,6 11,3 8,6 12,8 28,7 17,89 S70 MC-C 8 24840 704,4 12,5 8,6 12,8 28,4 18 Nhìn vào bảng so sánh ta thấy họ động cơ của hãng ManB&W nếu cùng đường kính xilanh và hành trình piston thì công suất trên mỗi xilanh nhỏ hơn đồng thời suất khối lượng lại lớn hơn công suất của họ động cơ hãng Wartsila. Cụ thể là họ động cơ RTA68T-B của hãng Wartsila có đường kính chỉ có 680 mm, hành trình S là 2720 mm, tỉ số S/D là 4. Nhưng công suất của động cơ này là 3130 kW/xilanh tại số vòng quay là 95 vòng/phút, đồng thời suất khối lượng gđ chỉ có 24,6 kg/kW. Trong khi đó họ động cơ S70 MC-C có đường kính lên đến 700mm, hành trình S là 2800mm tỉ số S/D cũng là 4 nhưng công suất chỉ đạt được 3105 kW/xilanh tại số vòng quay 91 vòng/phút, và suất khối lượng lại lên đến 29,9 kg/kW. Nguyên nhân của sự chênh lệch về công suất là do công suất của động cơ phụ thuộc vào số vòng quay của động cơ. Do đó tuy công suất của động cơ nhỏ hơn nhưng bù lại tuổi thọ của họ động cơ S70 MC-C sẽ cao hơn và do tốc độ thấp hơn nên quá trình quét khí sẽ được thực hiện triệt để hơn và hiệu suất của động cơ sẽ cao hơn. Tóm lại tùy vào mục đích sử dụng người ta có thể lựa chọn loại động cơ nào thích hợp nhất để trang bị cho tàu sao cho tính kinh tế đem lại nhiều nhất và hiệu quả làm việc mà động cơ mang lại cao nhất. 3.3. TÍNH NĂNG SỬ DỤNG. Sử dụng động cơ bao gồm việc vận hành động cơ theo dõi tình trạng hoạt động của động cơ và bảo dưỡng động cơ, việc vận hành và bảo dưỡng động cơ phải được thực hiện bởi những người đã được huấn luyện và hướng dẫn. 3.3.1. Vận hành động cơ và những chú ý khi vận hành.  Qui tắc vận hành máy chính tàu thủy + Chuẩn bị khởi động. + Chuẩn bị không gian và điều kiện vận hành. - Phải đảm bảo hành lang trống cần thiết xung quanh và trên máy. Di dời các vật lạ ra khỏi máy và khu vực làm việc. - Kiểm tra, chuẩn bị phương tiện chiếu sáng. Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 82 - - Kiểm tra và chuẩn bị phương tiện phòng và chữa cháy trong buồng máy - Kiểm tra và chuẩn bị phương tiện liên lạc thông tin liên lạc giữa buồng máy và cabin lái, hệ thống điều khiển từ xa báo sự cố. - Kiểm tra điều chỉnh chữ số ở đồng hồ ở buồng máy và cabin lái cho khớp nhau. - Chuẩn bị dụng cụ đồ nghề các đồng hồ đo kiểm tra. - Đảm bảo nhiệt độ buồng máy lớn hơn 80 C. + Kiểm tra các mối ghép và ly hợp: - Kiểm tra tình hình lắp ráp và kẹp chặt các đai ốc và bulông ở các mối ghép và ly hợp: - Chân máy với bệ. - Các gối đỡ trục chân vịt. - Các bao che, lá chắn. - Bình lọc, sinh hàn, đường ống… với giá đỡ. - Nếu tàu đậu lâu ngày tại bến hoặc sửa chữa cần kiểm tra lại các mối ghép động cơ. + Kiểm tra tình hình làm việc của cơ cấu đảo chiều. + Kiểm tra hệ thống khí nạp - xả. + Kiểm tra bộ lọc khí nạp, ống góp khí xả. + Chuẩn bị hệ thống bôi trơn: - Kiểm tra mức dầu trong két dầu bôi trơn, cacte, bộ phận góp dầu của tuabin khí xả. - Nếu nhiệt độ trong buồng máy thấp hơn 15o thì cần phải hâm nóng lên. - Kiểm tra chất lượng dầu bôi trơn. - Kiểm tra bình lọc, van, đường ống, bình làm mát dầu, xoay van về vị trí làm việc. - Kiểm tra sự làm việc của đồng hồ đo áp lực dầu, xả khí ra khỏi hệ thống bằng bơm tay (hoặc bơm điện nếu có). . + Chuẩn bị hệ thống làm mát: - Kiểm tra các bộ lọc và bình làm mát. - Nếu nhiệt độ <150 C phải hâm nóng nước làm mát đến 25-450 C hoặc dùng nước nóng từ máy phụ. - Kiểm tra nước ngọt trong két giản nở, nếu thiếu phải bổ xung. - Kiểm tra tình hình làm việc của van hằng nhiệt. + Chuẩn bị hệ thống nhiên liệu: Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 83 - - Kiểm tra nhiên liệu trong két trực nhật, tháo nước, cặn ra khỏi két, bổ xung nhiên liệu đếm mức qui định. - Kiểm tra độ sạch các bình lọc, tháo nước và cặn bẩn ra khỏi lọc, xoay các van về vị trí làm việc. Nạp nhiên liệu vào đường ống dẫn và xả hết khí ra khỏi hệ thống. + Chuẩn bị hệ thống khởi động: - Kiểm tra áp suất không khí trong bình chứa, nếu thấp hơn phải nạp thêm, xả nước, dầu ra khỏi bình chứa. Đảm bảo nhiệt độ khí nén <400 C nghiêm cấm các va chạm với các thiết bị đã có áp lực. - Mở van bình chứa tránh gây sóng va đập làm nổ vỡ ống. + Khởi động: Chỉ được khởi động khi có lệnh của thuyền trưởng hoặc thuyền phó trực ca. Sĩ quan trực máy phải trả lời xác nhận lệnh và thực hiện việc khởi động theo trình tự: - Đặt tay ga vào vị trí khởi động - Khởi động: Bằng khí nén: Tăng dần số vòng quay đủ để động cơ có thể chuyển sang chế độ làm việc với nhiên liệu. Dựa vào tốc độ kế, xác lập số vòng quay phù hợp với tốc độ yêu cầu từ cabin chỉ huy. Sau khi khởi động xong sĩ quan máy trực ca phải trực tiếp kiểm tra áp suất máy, nhiệt độ dầu bôi trơn, nước làm mát, nhiệt độ khí xả; đảm bảo không có tiếng ồn gì bất thường. Nếu các chỉ số trên không đảm bảo phải giảm số vòng quay, tắt động cơ để khắc phục đồng thời báo cáo với máy trưởng và buồng chỉ huy. + Hâm nóng động cơ cho mang tải: - Thời gian từ lúc thiết lập cho tới khi xác lập tải định mức xác định theo cỡ loại động cơ tình trạng kỹ thuật và qui định của nhà chế tạo. - Động cơ được xem là hâm nóng và sẵn sàng mang tải nếu ở tốc độ định mức nhiệt độ nước và dầu bôi trơn ổn định xung quanh các giá trị. Đối với động cơ là mát trực tiếp bằng nước biển nhiệt độ nước không vược quá 50-55 0 C, nhiệt độ dầu bôi trơn ra 50-65 0 C. - Trong mọi trường họp, việc cho động cơ mang tải phải tiến hành từ từ, không đột ngột làm thay đổi số vòng quay, nhiệt độ nước làm mát và dầu bôi trơn.  Những sự cố thường gặp Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 84 - STT Động cơ khó hoặc không khởi động được Dấu hiệu Cách khắc phục 1 2 3 4 5 6 + Áp suất khí khởi động nhận quá thấp + Van khởi động đóng + Van khởi động của đĩa chia khí khởi động đóng + Van khởi động trên xilanh đóng + Áp suất trong hệ thống điều khiển không đủ + Hệ thống điều khiển làm việc không chính xác + Khởi động lại máy nén khí, kiểm tra và chắc rằng máy nén khí hoạt động bình thường. + Kiểm tra và mở van khởi động + Kiểm tra và mở van + Kiểm tra lại + Kiểm tra lại áp suất ( bình thường là 7 bar) + Kiểm tra lại hệ thống 7 + Tắc ống nạp, ống xả + Kiểm tra, căn chỉnh lại 8 + Hệ thống nhiên liệu có vấn đề - Nhiên liệu không đến bơm cao áp hoặc đến không đủ + Nhiên liệu không đến đường cao áp - Tay thước để ở vị trí o + Có nhiên liệu nhưng vòi phun không phun - Điều chỉnh sai áp lực kim phun - Kẹt kim phun - Tắt lỗ phun + Phun sai thời điểm +Dùng sai nhiên liệu hoặc nhiên liệu lẫn nước - Mở khoá nhiên liệu, bổ xung nhiên liệu vào két hằng ngày - Kiểm tra đường ống, lọc, bơm - Kiểm tra các lỗ rò rỉ, khắc phục, thay thế nếu cần. - Xả khí - Đặt lại tay thước nhiên liệu cho đúng. - Kiểm tra lại áp suất phun nhiên liệu - Tháo rửa kim phun - Thông lỗ kim phun + Đặt lại góc phun sớm. + Kiểm tra lại, xả nước. 9 + Áp suất Pc quá thấp - Piston-xilanh quá mòn - Kẹt xéc măng - Hở buồng cháy joăng bị thủng muội than bám trên bề mặt làm việc của xupáp làm hở xupáp. + Tháo kiểm tra, tuỳ theo nguyên nhân mà ta khắc phục. STT Động cơ giảm số vòng quay khi mang tải 1 2 3 + Động cơ chưa được chạy ấm máy + Phụ tải phân phối giữa các xilanh không đều + Động cơ quá tải + Giảm tải ( cắt tải), chạy ấm máy. + Tắt động cơ, kiểm tra gct của các các xilanh + Giảm tải, giảm dần Tx đến định mức Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 85 - 4 5 6 7 8 9 10 11 + Nhiên liệu lẫn không khí hoặc nước + Vòi phun làm việc không tốt + Bơm cao áp của một hoặc một số xilanh làm việc không tốt + Nhiên liệu phun quá muộn + Ống nạp, ống xả tắt + Bộ điều tốc hỏng + Ống cao áp vỡ + Sức cản lọc tăng + Xả không khí và nước + Tháo và kiểm tra lại vòi phun, rà lại kim phun, thông lỗ phun + Kiểm tra lại cặp piston-xilanh BCA + Tắt động cơ, đặt lại góc phun sớm + Thông rửa + Tắt động cơ, kiểm tra, khắc phục + Hàn lại, tốt nhất là nên thay mới + Súc rửa STT Động cơ phun khói 1. Khí xả màu đen 1 2 3 4 5 6 7 8 + Quá tải Pz và Tx tăng + Kẹt kim phun ở tư thế treo + Kim phun và bệ đỡ không kín (Tx) tăng + Nứt miệng vòi phun + Áp suất phun thấp + Phun quá muộn hoặc quá sớm + Phân bố tải không điều + Dùng sai loại nhiên liệu + Giảm gct + Tắt động cơ, rửa hoặc rà kim phun + Tắt động cơ, rà lại kim phun hoặc thay mới + Tắt động cơ, thay mới + Kiểm tra, điều chỉnh lại Pf + Kiểm tra và điều chỉnh lại góc phun sớm + Tắt động cơ, Kiểm tra lại gct + Kiểm tra, thay nhiên liệu. 2. Khí xả màu xanh (Tx bình thường) 1 2 3 4 + Buồng cháy nhiều dầu bôi trơn + Lượng dầu bôi trơn nhiều hơn mức cho phép + Nứt đỉnh piston + Áp suất dầu bôi trơn quá lớn + Kiểm tra khe hở và vị trí xéc măng, thay thế hoặc lắp lại nếu cần thiết, kiểm tra áp lực và lưu lượng dầu bôi trơn cho xilanh-piston, + Rút bớt + Hàn lại hoặc thay mới + Kiểm tra và giảm lại đúng mức qui định. Khí xả màu trắng (Tx giảm xuống) 1 2 3 + Nhiên liệu lẫn nhiều nước + Nứt nắp xilanh hoặc sơ mi xilanh + Nhiên liệu không cháy hết do Pc quá thấp + Tăng cường xả nước bình lọc và két chứa + Thay nắp hoặc sơ mi xilanh + Kiểm tra Joăng làm kín, kiểm tra xéc măng khí + Kiểm tra pha phân phối khí STT Nhiệt độ khí xả giảm Tất cả các xilanh 1 + Nhiệt độ khí quét không đúng + Kiểm tra lại van hằng nhiệt trong hệ Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 86 - thống nước làm mát. Chỉ một hoặc vài xilanh 1 2 3 + Khí trong bơm nhiên liệu và trong bơm cao áp + Bơm nhiên liệu có vấn đề + Piston của bơm cao áp bị kẹt hoặc khe hở piston-xilanh quá lớn + Kiểm tra lại áp suất của bơm nhiên liệu, xả sạch khí lẫn trong niên liệu + Kiểm tra, sửa chữa hoặc thay thế + Kiểm tra và khắc phục, thay thế nếu cần thiết. Khi gặp phải những sự cố xảy ra ta tiến hành chuẩn đoán kỹ thuật để tìm ra nguyên nhân và định ra phương hướng khắc phục, để việc chuẩn đoán sát hợp cần dùng bản hướng dẫn sử dụng của nhà chế tạo. Nếu cùng một dấu hiệu mà do nhiều nguyên nhân ta phải dùng phương pháp loại trừ để xác định. 3.3.2. Vận hành động cơ trong điều kiện một số xilanh hoặc tuabin không hoạt động. Động cơ được tính toán và thiết kế trong điều kiện tốt nhất, tức là tất cả các xilanh và tuabin đều làm việc, tuy nhiên nếu xảy ra sự cố vì một số nguyên nhân nào đó làm một vài xilanh hoặc tuabin không hoạt động lúc đó ta có thể khắc phục như sau: Tốt nhất ta nên dừng động cơ, tìm nguyên nhân gây ra sự cố trên và khắc phục sửa chữa ngay nếu có thể. Trong trường hợp không thể khắc phục và sửa chữa ngay được tùy thuộc vào tính hư hỏng của các bộ phận mà ta có thể tháo dỡ bộ phận hoặc toàn bộ các chi tiết của cơ cấu chuyển động, động cơ vẫn có thể hoạt động với một hoặc vài xilanh hoặc tuabin ngưng hoạt động, nhưng lúc này ta phải tuân theo qui tắc vận hành kỹ thuật của động cơ khi có sự cố xảy ra. 3. 3.2.1. Các phương pháp xử lí với xilanh không hoạt động. 6 phương pháp cơ bản dưới đây giúp ta có thể xử lí xilanh nào không làm việc một cách tốt nhất: a) Cắt kỳ nổ, piston vẫn làm việc bình thường trong xilanh, van khí xả vẫn điều khiển hoạt động bình thường. Kỳ nén vẫn bình thường. + Ngưng hoạt động của bơm nhiên liệu bằng cách nâng và khóa con lăn dẫn hướng. + Chú ý là dầu bôi trơn và nước làm mát cho piston không được ngưng cung cấp. b) Cắt kỳ nổ và kỳ nén, piston vẫn làm việc trong xilanh. + Ngưng hoạt động của bơm nhiên liệu bằng cách nâng và khóa con lăn dẫn hướng. Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 87 - + Ngưng hoạt động của van khí xả và cố định xupáp xả ở vị trí mở. + Tháo ống khí khởi động ra khỏi xilanh, tháo ống khí điều khiển khởi động của xilanh đó. c) Cắt kỳ nổ, van khí xả đóng, piston vẫn làm việc trong xilanh: + Ngưng hoạt động của bơm nhiên liệu bằng cách nâng và khóa con lăn dẫn hướng. + Ngưng hoạt động của van khí xả đó (của piston không làm việc), các van còn lại đóng. Chú ý: hệ thống làm mát và bôi trơn cho xilanh đó vẫn phải cung cấp như bình thường d) Tháo rời piston và cán piston, thanh truyền và con trượt vẫn làm việc + Ngưng hoạt động của bơm nhiên liệu bằng cách nâng và khóa con lăn dẫn hướng. + Ngưng hoạt động van khí xả đó, các van còn lại đóng. + Tháo ống khí khởi động, tháo ống khí điều khiển khởi động của xilanh đó e) Piston, cán piston, con trượt và thanh truyền được “treo” trong động cơ. + Ngưng hoạt động của bơm nhiên liệu bằng cách nâng và khóa con lăn dẫn hướng. + Ngưng hoạt động van khí xả, các van còn lại ở vị trí đóng. + Tháo ống khí khởi động, và tháo ống khí điều khiển khởi động của xilanh đó. f) Tháo rời piston, cán piston, con trượt và thanh truyền + Ngưng hoạt động của bơm nhiên liệu bằng cách nâng và khóa con lăn dẫn hướng. + Ngưng hoạt động cửa van khí xả đó, các van còn lại đóng. + Tháo ống khí khởi động, tháo ống khí điều khiển khởi động của xilanh đó. + Tháo piston với cán piston và hộp làm kín, con trượt, thanh truyền và bạc lót giá chữ thập sau đó che lỗ trống tại vị trí tháo hộp làm kín ra. + Bịt lỗ dầu từ đường dầu làm mát đỉnh piston. + Ngưng hoạt động của bơm cung cấp dầu bôi trơn cho xilanh. 3.3.2.2. Dấu hiệu phát hiện tuabin không làm việc. + Khi có những rung động và những tiếng ồn lớn. + Khó tăng tốc động cơ + Tiêu hao dầu lớn. + Khói xanh hoặc khói đen. Khi đó ta cần giảm tải cho đến khi những rung động và tiếng ồn dừng. Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 88 - Nếu tuabin không chạy mặc dù đã giảm tải: Kiểm tra xem rôto có bị kẹt không, nếu bị kẹt thì tìm nguyên nhân và khắc phục. Chú ý tránh tháo tuabin máy nén khi chưa biết rõ nguyên nhân gây hư hỏng để tránh trường hợp tác động vào cụm tua bin máy nén khi không cần thiết vì như vậy có thể gây thiệt hại tức thời cho cụm thiết bị này. Hư hỏng chủ yếu của nó là do các nguyên nhân sau: + Thiếu dầu bôi trơn + Dầu bẩn + Vật lạ rơi vào hệ thống. 3.4. BẢO DƯỠNG ĐỘNG CƠ TRONG QUÁ TRÌNH KHAI THÁC. 3.4.1.Trình tự bảo dưỡng theo ngày hoặc 24 h Trong suốt quá trình họat động của động cơ phải thường xuyên kiểm tra tình trạng làm việc của các thông số dưới đây + Xem xét sự rò khí + Kiểm tra hệ thống làm mát và mực nước trong các két giản nở của hệ thống làm mát. + Kiểm tra các đồng hồ báo + Kiểm tra xem có sự rò rỉ nhiên liệu hay không + Kiểm tra mức nhiên liệu trong các két, xả cặn. + Kiểm tra mức dầu bôi trơn + Vệ sinh các bầu lọc thô dầu bôi trơn và thiết bị lọc thô nước làm mát + Kiểm tra và xả nước và cặn cho ống góp khí nạp. 3.4.2. Trình tự bảo dưỡng theo 6 tháng hoặc 3000 h + Vệ sinh hệ thống làm mát nước biển + Thay nước ngọt làm mát cho động cơ + Vệ sinh tuabin máy nén + Kiểm tra và điều chỉnh áp lực máy nén thủy lực và bơm cao áp + Kiểm tra và điều chỉnh áp lực bơm cao áp vòi phun. 3.4.3. Trình tự bảo dưỡng hàng năm hoặc 6000 h, động cơ được đại tu kiểm tra sau khoảng 6000 h sử dụng. + Tháo và kiểm tra tuabin – máy nén + Kiểm tra khe hở piston - xilanh động cơ + Tháo và kiểm tra nửa trên ổ đỡ đầu chữ thập + Tháo và kiểm tra nửa dưới ổ đỡ đầu chữ thập + Tháo và kiểm tra bạc cổ biên máy chính. Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 89 - Chương 4 NHẬN XÉT VÀTHẢO LUẬN. Hiện nay thị trường động cơ 2 kỳ quét thẳng trên thế giới bị thống trị bởi 3 hãng ManB&W, Sulzer và Mitsubishi. Động cơ của mỗi hãng có những đặc điểm, tính năng kỹ thuật riêng bên cạnh ưu điểm nó cũng có những mặt hạn chế. Man B&W với bề dày hơn 100 năm phát triển về sản suất động cơ Diesel, đặc biệt là trong lĩnh vực động cơ Diesel tàu thủy 2 kỳ. Tuy nổi tiếng và được biết đến trên khắp thế giới nhưng Man B&W chỉ mới xâm nhập và phát triển ở thị trường châu Á trong vài thập niên trở lại. Năm 2002 hãng ManB&W mới đưa sang Việt Nam 2 động cơ 7S35 MC cho công ty du lịch Bạch Đằng và Hạ Long. Họ động cơ S70 MC-C là một họ động cơ khá mới. Đây là loại động cơ có công suất lớn (3105 kW/xilanh) qua tìm hiểu ta thấy có nhiều kết cấu hoàn thiện, có nhiều kiểu cơ cấu mới với nhiều tính năng vượt trội so với các động cơ thường thấy ở nước ta. Chính vì thế nó cũng đòi hỏi phải tuân thủ một số qui định khắt khe của nhà chế tạo trong quá trình khai thác cũng như bão dưỡng. Ưu điểm nổi bật thấy rõ của họ động cơ này Một số ưu điểm chung ở kiểu động cơ này là: + Đây là động cơ 2 kỳ quét thẳng qua xupáp xả. So với máy 2 kỳ đối đỉnh thì quét qua xupáp xả thì nó kém về hiệu suất nhưng lại đơn giản về kếu cấu máy (không có trục khuỷu tròn, piston tròn và hành trình tròn). + Đây là động cơ có con trượt chính vì thế áp lực tác dụng lên thành xilanh đồng đều do đó xilanh ít bị méo, tuổi thọ của xilanh và piston cao hơn nhiều so với động cơ không có con trượt. + Piston là loại ghép, điều này giúp ta tiết kiệm vật liệu tốt trong quá trình chế tạo, mặt khác trong quá trình sửa chữa ta có thể thay thế từng phần. Kết hợp với việc làm mát piston bằng dầu giúp giải nhiệt tốt cho đỉnh piston tránh được tình trạng bó kẹt piston trong xilanh. + Tính cơ động của động cơ cao, biểu thị ở khả năng khởi động, đảo chiều quay, dừng máy và thay đổi chế độ làm việc nhiều lần một cách nhanh chóng. Thời gian đảo chiều quay là ngắn nhất. Bên cạnh đó họ động cơ S70 MC-C có thêm những ưu điểm nổi bật sau: + Độ bền và tuổi thọ của động cơ cao (do đây là động cơ thấp tốc), ít hỏng hóc trong quá trình hoạt động, khả năng hoạt động trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt tốt. + Độ tin cậy cao, khả năng chịu quá tải tốt, quá tải đến 10% công suất định mức (trong điều kiện bình thường mỗi 12 h động cơ có thể quá tải 1 h). Ta thấy rằng khả Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 90 - năng chịu quá tải của động cơ rất tốt nếu so với các động cơ khác. Đây là một trong những chỉ tiêu rất được các thiết kế lưu ý khi lựa chọn động cơ để trang bị cho tàu vì nó đảm bảo tính an toàn cho tàu khi có giông bão xảy ra, tàu có thể chạy quá tải để tránh bão hay vượt qua cơn giông bão. + Có thể thay đổi tốc độ quay trong một khoảng rộng (từ 68 vòng/phút – 91 vòng/ phút) làm việc ổn định ở tốc độ quay nhỏ (Động cơ sử dụng 2 máy phụ (quạt) để hỗ trợ trong việc khởi động và khai thác ở tải thấp và số vòng quay nhỏ điều này giúp đảm bảo được lượng cung cấp không khí cho động cơ). Do động cơ truyền động trực tiếp cho chân vịt nên đặc tính này cũng rất quan trọng. + Ở họ động cơ này hành trình xupáp xả rất lớn chính vì thế ta không thể áp dụng phương pháp thường dùng là dùng đòn gánh, đũa đẩy vì nếu dùng phương pháp nầy thì số lượng các chi tiết chế tạo và kích thước của động cơ sẽ tăng lên đáng kể, chính vì thế ở họ động cơ này dùng cơ cấu máy nén thuỷ lực là hợp lí, kết cấu lại gọn nhẹ, dễ dàng sử dụng, tuy nhiên việc chế tạo đòi hỏi tính chính xác cao. + Động cơ dùng nhiên liệu nhẹ để khởi động động cơ, sau khi đủ nhiệt độ cần rồi mới cho làm việc với nhiên liệu nặng, nhiên liệu nặng dùng trong các chế độ khai thác chính. - Trước khi dừng động cơ lại đưa về dùng nhiên liệu nhẹ để “rửa” máy - Nhiên liệu nặng được cho qua bộ sấy nóng nhiên liệu để đạt độ nhớt thích hợp trước khi cho đi lưu thông. - Việc sử dụng nhiên liệu nặng tăng hiệu suất động cơ lại giảm chi phí nhiên liệu mang lại hiệu quả kinh tế cao + Đây là động cơ có tốc độ chậm nên không dùng ly hộp và hộp số, không dùng cơ cấu đảo chiều bằng hệ thống cam riêng hay khớp nối trục cam. Động cơ được đảo chiều bằng chân vịt biến bước hoặc dùng cơ cấu đảo chiều riêng tại bơm cao áp và máy nén điều khiển xupáp xả. Ưu điểm của phương pháp này là kết cấu động cơ gọn nhẹ, hiệu suất chung của hệ thống lại cao. + Đây là họ động cơ có hành trình piston cực lớn S/D # 4 do đó chi phí nhiên liệu thấp, nếu tính ra cùng công suất so với các họ động cơ khác thì suất tiêu hao nhiên liệu của họ động cơ S70 MC-C ít hơn nhiều. Tuy nhiên nó vẫn còn một số mặt hạn chế sau: + Do đây là họ động cơ có hành trình lớn nên kích thước và khối lượng động cơ lớn hơn rất nhiều so với các họ động cơ khác. + Công suất trên mỗi xilanh của động cơ thấp so với động cơ của các hãng khác nếu tính ra cùng đường kính xilanh và hành trình. Do công suất động cơ phụ thuộc vào Luận văn tốt nghiệp SVTH : Đỗ Hoàng Việt -Trang 91 - tốc độ quay. (Bên cạnh mặt hạn chế nhưng ngược lại do tốc độ thấp nên độ bền và tuổi thọ của động cơ lại cao). + Giá thành của động cơ còn cao. + Việc sử dụng và khai thác động cơ đòi hỏi cán bộ kỹ thuật phải có kỹ thuật và phải được huấn luyện, phụ tùng và các chi tiết thay thế trong quá trình sửa chữa khó tìm, hầu hết là phải đặt từ chính hãng, đây là chuyện bình thường, động cơ của các hãng khác cũng vậy. Hiện nay nền công nghiệp đóng tàu nước ta đang có những bước phát triển mạnh, Việt Nam hiện đang đứng thứ 11 trên thế giới về đóng tàu. Chúng ta thành công trong việc đóng những con tàu tải trọng hàng chục nghìn tấn và đang bắt tay vào việc đóng những con tàu có tải trọng hàng trăm nghìn tấn. Chính vì thế tiếp xúc và tìm hiểu về những loại động cơ có công suất lớn là vô cùng cần thiết. Em kiến nghị nhà trường cần tạo điều kiện cho sinh viên được tiếp xúc thực tế với những động cơ như thế này nhiều hơn cũng như nhà trường cần có kế hoạch tiếp cận và bổ xung những tài liệu chuyên sâu về những loại động cơ có công suất lớn như thế này trong thư viện để qua đó chúng em có thể tìm hiểu những loại động cơ như thế này nhiều hơn. Đó là nguyện vọng của em cũng như của tất cả các bạn sinh viên khoa động lực tàu nói chung. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do khả năng nhận thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế còn quá ít, mặt khác tài liệu viết về động cơ này không nhiều, đa phần chỉ là tiếng Anh nên trong quá trình thực hiện đề tài này chắc chắn không tránh được những sai sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để luận văn này được hoàn thiện hơn. Và lời cuối cùng em xin chân thành gởi lời cám ơn đến thầy cô và các bạn, đặc biệt là thầy ThS. Dương Tử Tiên đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện tốt nhất giúp em hoàn thành tốt đề tài này. SVTH Đỗ Hoàng Việt.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfS70 MC-C..pdf